Устройство для минимальной защиты электродвигателя Советский патент 1992 года по МПК H02H3/24 H02H7/08 H02H7/93 

v| ho оо Ю

СО

Изобретение относится к релейной защите, а более точно к устройствам, реагирующим на понижение напряжения, и может быть использовано для защиты высоковольтных электродвигателей.

Целью изобретения является повышение надежности минимальной защиты электродвигателя по напряжению путем обеспечения контроля частоты вращения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма частоты вращения при выбеге электродвигателя в функции времени.

Устройство содержит датчик напряжения 1, соединенный входом с питающей сетью электродвигателя, датчик 2 частоты вращения, соединенный с ротором электродвигателя, исполнительный орган 3, блок 4 выдержки времени. Выход датчика напряжения 1 соединен с управляющим входом исполнительного органа 3, а выход датчика 2 частоты - с основным входом исполнительного органа 4.

Блок 4 выдержки времени включает дифференцирующий блок 5, первый 6 и ото- рой 7 стробирующи® блоки, блок 8 деления, блок 9 задания критической частоты вращения, первый 10 и второй 11 логарифмические преобразователи, суммирующий блок 12, блок 13 умножения, блок 14 задания выдержки времени, логический блок 15 сравнения. При этом входы дифференцирующего блока 5 и второго логарифмического преобразователя 7 объединены и образуют вход блока 4 выдержки времени, соединен- кого с выходом иеполмитеяьного органе 3, выход дифференцирующего блока 8 черва п ервый страВирующий блок в связан с пер- вым входом блока 8 деления, а выход второго стр(йи}}угащего блока 7-е вторым входом блока 8 деления. Выход последнего связан с первым входом блока t3 умножения, второй вход которого связан с выходом суммирующего блока 12, а выход связан с первым входом логического блока 15 срав- нения. При этом входы дифференцирующего блока 5 и второго логарифмического преобразователя 7 объединены и образуют вход блока 4 выдержки времени.

Первый вход суммирующего блока 12 через первый логарифмический преобразователь 10 связан с выходом второго строби- рующего блока 7, а второй вход через второй логарифмический преобразователь 11 - с выходом блока 9 задания критической частоты вращения. Вход второго логического блока 15 сравнения связан с выходом блока 14 задания выдержки времени, а выход одновременно является выходом блока 4 выдержки времени и устройства в целом.

Функциональные блоки устройства реализуются на основе существующей элементной базы. Датчик напряжения может быть выполнен при помощи трансформатора напряжения, а датчик частоты вращения - при помощи тахогенератора.

Блоки деления и умножения выполняются на базе аналоговых перемножителей. Логический блок сравнения реализуется на основе компаратора. Блоки стробирования могут быть выполнены как электронные ключи. Дифференцирующий блок содержит усилитель постоянного тока, в цепь обратной связи которого включено активное сопротивление, а на выход включен конденсатор. Основным элементом исполнительного органа является минимальное реле напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал U(t) непрерывно снимается с выхода датчика 1 и блокирует исполнительный орган 3. При снижении или исчезновении напряжения исполнительный орган 3 срабатывает и сигнал о) (г) с выхода датчика 2 частоты вращения через исполнительный орган 3 поступает на вход блока 4 выдержки времени. На выходе блока .4 выдержки времени сигнал разветвляется. В первой ветви ом дифференцируется в блоке 5, затем с выхода блока 5 сигнал со (t)p - дифференциальный оператор поступает на вход блока 6, где (пробируется в начальный момент времени То процесса выбега электродвигателя, в результате не первый вход блока 8 деления поступает сигнал со(Т0)р. Во второй ветви сигнал u (t) стробируется в этот же момент времени в блоке 7, после чего сигнал о (То) поступает на второй вход блока 8. На выходе блоха 8 появляется сигнал ofT0)/ GJ(To)p. Кроме того, сигнал и(Тс) с выхода блока 7 поступает на вход первого логарифмического преобразователя 10. с выхода которого сигнала In ) поступает на вход суммирующего блока 12.

В блоке 9 задается сигнал критической частоты вращения од, который поступает на второй логарифмический преобразователь

11,с выхода последнего сигнал In од поступает на второй вход суммирующего блока

12,где он вычитается из сигнала In w(To).

ш(

Результирующий сигнал In

од

поступает на вход блока 13 умножения, где он умножается на сигнал о (Т0)/ш (Т0)р с выхода блока 8. Получающийся на выхсде блока 13 сигнал AT, имеющий физический смысл интервала времени от момента стробирования до достижения электродвигателем критической частоты вращения, поступает на вход логического блока 16 сравнения, где он сравнивается по величине с сигналом ДТ0. имеющим физический смысл интервала времени выдержки защиты. Сигнал ЛТ0 поступает от блока 14 задания выдержки времени, при этом величина сигнала То устанавливается в соответствии с уставкой выдержки времени защиты двигателя. Если ДТ ДТ0 на выходе блока 15 появляется сигнал на немедленное отключение электродвигателя Vy, при ДТ ДТо сигнал Vy отсутствует, а отключение электродвигателя происходит при поступлении сигнала от защиты двигателя. Таким образом, осу-, ществляется минимальная защита электродвигателя с учетом частоты вращения.

Процесс работы устройства математически описывается следующим образом. Пусть диаграмма частоты вращения имеет вид экспоненциальной кривой (фиг. 2). Для такой кривой справедлива зависимость

-at . w(t) l ,(1)

где ft) (t)-частота вращения электродвигателя в функции времени;

ftfe - частота вращения электродвигателя перед выбегом;

- коэффициент;

Тм - электромеханическая постоянная времени привода;

t-время.

Продифференцируя выражение (1) во времени, имеют

u)(t)p -awbl

(2)

Деля выражение (2) на выражение (1), получают

ff.ftXR -а. u(t)

Прологарифмировав выражение (1) для моментов времени Т0 и Tk, имеют

-ат0

) lnftio ; (4)

In (Ok - In ftfe I

-aik

(5)

Вычитая выражение (5) из выражения (4), получают

In a - In со (То) In

u

лнГПЗ

-«Tk-«To

1псоь I - Inftb I

5-aTk-«TO

lnftfe+lnt-InoJb-lnl

-aTk +aT0 -a(Tk-T0),

10

отсюда

|пад ) -«ДТ (6)

15

или

ДТ

1 , (Ok

а|пШЩ

, (7)

20 Подставив выражение (3) в выражение (7). получают

u/(Jo) u(to)f

Jpln

О

(8)

,

25

где ДТ - интервал времени от момента стробирования в начале выбега Т0 до момента времени Tie. соответствующего критической частоте вращения электродвигателя

30 .

При допустимая выдержка времени меньше заданной, поэтому должно произойти немедленное отключение. При ДТ ДТ0 допустимая выдержка времен

35 больше заданной, поэтому электродвигатель отключается защитой с выдержкой времени.

Преимущество предлагаемого устройства заключается s более надежной защите

40 электродвигателей.

Формул а изобретени я

Устройство для минимальной защиты 45 электродвигателя, содержащее датчик напряжения, подключенный к исполнительному органу, и блок выдержки времени, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, минимальной защиты по на- 50 пряжению путем обеспечения контроля ча- . стоты вращения, оно дополнительно снабжено датчиком частоты вращения, а блок выдержки времени снабжен дифференцирующим блоком, двумя стробирующи- 55 ми блоками, блоком деления, блоком задания критической частоты вращения, двумя логарифмическими преобразователями, суммирующими блоком, блоком умножения, логическим блоком сравнения и блоком задания выдержки времени, при

этом датчик частоты вращения подключен к второму входу исполнительного органа, выход которого подключен к первому строби- рующему блоку и к дифференцирующему блоку, выходы которых соответственно один непосредственно, а другой через второй стробирующий блок подключены к блоку деления, выход которого через блок умножения соединен с логическим блоком сравнения, другой вход которого соединен с блоком задания выдержки времени, а выход блока сравнения предназначен для подключения к цепям отключения электродвигателя, кроме того, выход первого стробирующего блока через первый логарифмический преобразователь подключен к первому входу суммирующего блока, второй вход которого через второй логарифмический преобразователь подключен к блоку задания критической частоты вращения, а

выход суммирующего блока подключен к другому входу блока умножения.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электродвигателей. Цель изобретения - повышение надежности минимальной защиты по напряжению путем обеспечения контроля частоты вращения. При снижении или исчезновении напряжения исполнительный орган 3 срабатывает. Сигнал с выхода датчика частоты вращения 2 поступает в блок 4 выдержки времени на первый и второй стро- бирующие блоки. Подученные сигналы поступают в блок 8 деления и первый логарифмический преобразователь 10. В блоке 9 задается сигнал критической частоты вращения, который поступает на второй логарифмический преобразователь 11. Далее сигнал поступает в суммирующий блок 12. Результирующий сигнал умножается на сигнал с выхода блока 8 деления. Если выдержка времени превышает уставку на выходе блока 15 сравнения, появляется сигнал на отключение двигателя. 2 ил. сл